1
BỘ BỘGIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KÌ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA
LỚP 12 THPT NĂM HỌC 2000-2001
ĐỀ THI CHÍNH THỨC
HOÁ HỌC VÔ CƠ (Bảng A)
Câu I (4 điểm):
1. Phương pháp sunfat có thể điều chế được chất nào: HF , HCl ,
HBr , HI ? Nếu có chất không điều chế được bằng phương pháp này,
hãy giải thích tại sao?
Viết các phương trình phản ứng và ghi rõ điều kiện (nếu có) để
minh hoạ.
2. Trong dãy oxiaxit của clo, axit hipoclorơ là quan trọng nhất.
axit hipoclorơ có các tính chất: a) Tính axit rất yếu, yếu hơn axit
cacbonic; b) Có tính oxi hoá mãnh liệt; c) Rất dễ bị phân tích khi có
ánh sáng mặt trời, khi đun nóng. Hãy viết các phương trình phản ứng
để minh hoạ các tính chất đó.
3. Có các dung dịch (bị mất nhãn) : a) BaCl2 ; b) NH4Cl ; c) K2S
; d) Al2(SO4)3 ; e) MgSO4 ; g) KCl ; h) ZnCl2 . Được dùng thêm dung
dịch phenolphtalein (khoảng pH chuyển màu từ 8 - 10) hoặc metyl da
cam (khoảng pH chuyển màu từ 3,1 - 4,4).
Hãy nhận biết mỗi dung dịch trên, viết các phương trình ion (nếu
có) để giải thích.
4. Tìm cách loại sạch tạp chất khí có trong khí khác và viết các
phương trình phản ứng xảy ra: a) CO có trong CO2 ; b) H2S có
trong HCl ; c) HCl có trong H2S ;
d) HCl có trong SO2 ; e) SO3 có trong SO2 .
Cách giải
1. Phương pháp sunfat là cho muối halogenua kim loại tác dụng với
axit sunfuric đặc, nóng để điều chế hiđrohalogenua dựa vào tính dễ
bay hơi của hiđrohalogenua.
Phương pháp này chỉ áp dụng để điều chế HF , HCl, không điều
chế được HBr và HI vì axit H2SO4 là chất oxi hoá mạnh còn HBr và
HI trong dung dịch là những chất khử mạnh, do đó áp dụng phương
pháp sunfat sẽ không thu được HBr và HI mà thu được Br2, I2.
Các phương trình phản ứng:
CaF2 + H2SO4 đ, nóng = 2 HF +
CaSO4
2
NaCl + H2SO4 đ, nóng = HCl +
NaHSO4
2 NaCl + H2SO4 đ, nóng = 2 HCl +
Na2SO4
NaBr + H2SO4 đ, nóng = NaHSO4 +
HBr
2 HBr + H2SO4 đ, nóng = SO2 + 2 H2O
+ Br2
NaI + H2SO4 đ, nóng = NaHSO4 +
HI
6 HI + H2SO4 đ, nóng = H2S + 4 H2O
+ 4 I2
2. Axit hipoclorơ :
- Tính axit rất yếu, yếu hơn axit cacbonic
NaClO + CO2 + H2O = NaHCO3 +
HClO
Tính oxi hoá mãnh liệt, đưa chất phản ứng có số oxi hoá cao nhất
6
4 HClO + PbS-2 = 4 HCl +
PbSO4
- Dễ bị phân tích :
a s to
HClO = HCl + O ; 3 HClO = 2 HCl
+ HClO3
3. Dùng phenolphtalein nhận ra K2S
S-2 + H2O HS - + OH -
pH > 10 dung dịch phenolphtalein có màu đỏ
Dùng K2S làm thuốc thử. Cho K2S vào các dung dịch còn lại:
to
- Với NH4Cl : S-2 + NH4+ = NH3 +
HS-
Nhận ra NH3 nhờ mùi khai, hoặc hoá đỏ giấy lọc tẩm
phenolphtalein ( vì NH3 có pH > 9 ).
- Với Al2(SO4)3 : Cho kết tủa keo trắng Al(OH)3
3
Al3+ + 3 S-2 + 3 H2O = Al(OH)3 + 3
HS-
- Với MgSO4 : Cho kết tủa trắng Mg(OH)2
Mg2+ + 2 S2- + 2 H2O = Mg(OH)2
+ 2 HS-
- Với ZnCl2 : Cho kết tủa trắng ZnS
Zn2+ + 2 S2- = ZnS
Dùng NH4Cl để nhận ra MgSO4: kết tủa Mg(OH)2 tan được trong
NH4Cl ; trong khi các kết tủa Al(OH)3 và ZnS không tan.
to
Mg(OH)2 + 2 NH4+ = Mg2+ + 2 NH3
+ H2O
Dùng MgSO4 nhận ra BaCl2:
Ba2+ + SO42- = BaSO4 trắng
Dùng BaCl2 nhận ra Al2(SO4)3 :
Còn lại là KCl. Ba2+ + SO42- = BaSO4 trắng
(Hoặc dùng metyl da cam làm thuốc thử:
Nhận ra Al2(SO4)3
Al2(SO4)3 2 Al3+ + 3 SO42-
Al3+ + 3 H2O AlOH2+ + H+
Dung dịch có phản ứng rất axit ( pH < 4 ) làm cho metyl da cam
có màu da cam hoặc đỏ hồng.
Các dung dịch còn lại đều có pH > 4,4 nên metyl da cam có màu
vàng. Dùng Al2(SO4)3 làm thuốc thử:
- Với BaCl2 cho kết tủa trắng tinh thể Ba2+ + SO42- =
BaSO4 trắng
- Với K2S cho kết tủa keo trắng Al(OH)3
Al3+ + 3 S-2 + 3 H2O = Al(OH)3 + 3
HS-
Dùng K2S làm thuốc thử: to
4
- Với NH4Cl : S-2 + NH4+ = NH3 +
HS-
Nhận ra NH3 nhờ mùi khai, hoặc hoá đỏ giấy lọc tẩm phenolphtalein.
- Với MgSO4 : Cho kết tủa trắng Mg(OH)2
Mg2+ + 2 S2- + 2 H2O = Mg(OH)2
+ 2 HS-
- Với ZnCl2 : Cho kết tủa trắng ZnS
Zn2+ + 2 S2- = ZnS
- Với KCl không có dấu hiệu gì.
Để phân biệt MgSO4 với ZnCl2 , cho NH4Cl vào 2 kết tủa
Mg(OH)2 và ZnS thì chỉ có kết tủa Mg(OH)2 tan trong NH4Cl khi đun
nóng to
Mg(OH)2 + 2 NH4+ = Mg2+ + 2 NH3
+ H2O
còn ZnS không tan.)
4. to
a) CO + CuO = CO2 + Cu
b) H2S + CuCl2 = CuS + 2 HCl
c) HCl + NaHS = NaCl + H2S
d) HCl + NaHSO3 = NaCl + SO2 +
H2O
e) SO3 + H2SO4 = H2S2O7 (oleum)
Câu II (3,5 điểm):
1. Hãy dùng kí hiệu ô lượng tử biểu diễn các trường hợp số
lượng electron trong một obitan nguyên tử.
2. Mỗi phân tử XY3 có tổng các hạt proton, nơtron, electron bằng
196; trong đó, số hạt mang điện nhiều hơn số hạt không mang điện là
60, số hạt mang điện của X ít hơn số hạt mang điện của Y là 76.
a) Hãy xác định kí hiệu hoá học của X,Y và XY3 .
b) Viết cấu hình electron của nguyên tử X,Y.
c) Dựa vào phản ứng oxi hoá - khử và phản ứng trao đổi, hãy
viết phương trình phản ứng (ghi rõ điều kiện, nếu có) các trường hợp
xảy ra tạo thành XY3.
5
Cách giải
1. Có ba trư
ờng hợp: hoặc
hoặc
Obitan nguyên tử trống có 1 e có 2
e
2. a) Kí hiệu số đơn vị điện tích hạt nhân của X là Zx , Y là Zy ; số
nơtron (hạt không mang điện) của X là Nx , Y là Ny . Với XY3 , ta có
các phương trình:
Tổng số ba loại hạt: 2 Zx + 6 Zy + Nx + 3 Ny
= 196 (1)
2 Zx + 6 Zy Nx 3 Ny =
60 (2)
6 Zy
2 Zx
= 76 (3)
Cộng (1) với (2) và nhân (3) với 2, ta có:
4 Zx + 12 Zy = 256
(a)
12 Zy 4Zx = 15
2
(b)
Zy = 17 ; Zx = 13
Vậy X là nhôm, Y là clo. XY3 là AlCl3 .
b) Cấu hình electron: Al : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1 ; Cl :
1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
Các phương trình phản ứng tạo thành AlCl3:
to
2Al + 3 Cl2 = 2 AlCl3
to
2Al + 3 CuCl2 = 2 AlCl3 + 3 Cu
Al2O3 + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3
H2O
Al(OH)3 + 3 HCl = AlCl3 + 3 H2O
Al2S3 + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3
H2S
NaAlO2 + 4 HCl = AlCl3 + NaCl +
2 H2O